DE2842694C3

DE2842694C3 - Shaft seal

Info

Publication number: DE2842694C3
Application number: DE2842694A
Authority: DE
Inventors: Rolf 5060 Bergisch Gladbach Johnen
Original assignee: Goetze GmbH
Current assignee: Goetze GmbH
Priority date: 1978-09-30
Filing date: 1978-09-30
Publication date: 1981-07-02
Also published as: DE2842694B2; DE2842694A1

Description

2525th

Die Erfindung betrifft einen Wellendichtring zur Abdichtung von unter wechselndem Druck stehenden Medien, insbesondere für Kurbelgehäuse von Zweitaktmotoren, bestehend aus einem etwa winkelförmigen Versteifungsring, uessen Radialschenkel bis nahe an die Welle heranreicht und an seiner der Welle zugewandten Umfangsfläche mit einer elastischen, profilierten Schicht überzogen ist, sowie mindest-.ns einer mit dem Radialschenkel des Versteifungsringes verbundenen Dichtlippe, die gegebenenfalls federbelastet ist.The invention relates to a shaft sealing ring for sealing under changing pressure Media, especially for crankcases of two-stroke engines, consisting of an approximately angular Stiffening ring, uessen radial leg reaches close to the shaft and on its facing the shaft The circumferential surface is covered with an elastic, profiled layer, as well as at least one with the Radial leg of the stiffening ring connected sealing lip, which is optionally spring-loaded.

Wellendichtringe werden allgemein so eingebaut, daß die Dichtlippe gegen das abzudichtende Medium weist Dieser Einbau läßt sich allerdings bei schwankenden -to Drücken nicht praktizieren, da der Überdruck auf der Lippenseite eine verstärkte Anpressung und daraus resultierende höhere Reibung und vorzeitigen Verschleiß bewirkt Unterdruck bewirkt eine Verminderung der Anpressung und bei großer Druckdifferenz -*5 UndichtigkeitShaft seals are generally installed so that the sealing lip points against the medium to be sealed. This installation can, however, with fluctuating -to Do not practice pressing because of the overpressure on the On the lip side, increased pressure and the resulting higher friction and premature wear causes negative pressure to reduce it the contact pressure and with a large pressure difference - * 5 Leak

Durch die US-PS 29 94 571 ist ein Dichtungsring für hin· und hergehende Kolben oder Stangen bekannt. Der Dichtungsring weist einen etwa winkelförmigen Versteifungsring auf, dessen der Stangenoberfläche züge- so wandler Radtalschenkel mit einer profilierten elastischen Schicht versehen ist Diese Profilierung hat einen etwa wellenförmigen Querschnitt, so daß eine Vielzahl von Dichtstellen auf der Stangenoberfläche gebildet wird. Am Radialschenkel angeformt und in Richtung auf v> das abzudichtende Medium weisend, ist die eigentliche Dichtlippe angeformt. Beim Einsatz dieses Dichtungsringes unter wechselndem Druck würde neben einem ständigen Abheben und Andrücken der Dichtlippe zusätzlich die Gefahr bestehen, daß die Dichtlippe einer «> Quellung durch Kraftstoffanteile im SchmiermittelA sealing ring for reciprocating pistons or rods is known from US Pat. No. 2,994,571. The sealing ring has an approximately angular stiffening ring, the rod surface of which is provided with a profiled elastic layer on the rod surface. The actual sealing lip is molded onto the radial leg and pointing in the direction of v> the medium to be sealed. When this sealing ring is used under changing pressure, there would be a constant lifting and pressing of the sealing lip in addition to the risk that the sealing lip would swell due to the fuel in the lubricant ausgesetzt ist, was, auf eine längere Sicht gesehen, Mangelschmierung der Dichtlippe hervorrufen würde.exposed to what, in the longer term, Would cause insufficient lubrication of the sealing lip.

Weiterhin ist durch die DE-OS 19 43 086 eine Abdichtung für Wellen und Stangen bekannt. Der ^hr> angesprochene Dichtungsring ist als Mehrlippendichtung ausgeführt, bei der zunächst nur eine Dichtlippe die Dichtfunktion übernimmt. Beginnt diese Dichtlippe zuFurthermore, from DE-OS 19 43 086 a seal for shafts and rods is known. The ^hr> mentioned sealing ring is designed as a multi-lip seal in which initially only a sealing lip, the sealing function is performed. This sealing lip begins to close verschleißen, übernimmt die axial dahinter liegende nächste Dichtlippe die Dichtfunktion, Dieser Dichtungsring soll durch die Hintereinanderschaltung mehrerer Dichtlippe.i eine verlängerte Lebensdauer aufweisen. Hier treten die gleichen Probleme auf, wie sie schon vorab bei dem Dichtungsring gemäß der US-PS 29 94 571 angesprochen worden sind. Sie werden jedoch noch verstärkt, da bei Quellung des Dichtlippenbereiches in kurzer Zeit alle die Welle oder Stange noch nicht berührenden Dichtlippen auf der Wellen- oder Stangenoberfläche aufliegen und somit den Sinn und Zweck des Dichtungsringes verfehlen.wear out, the axially behind it takes over next sealing lip the sealing function, this sealing ring is intended by the series connection of several Sealing lip.i have an extended service life. The same problems arise here as they already did have previously been addressed in the sealing ring according to US-PS 29 94 571. However, you will even more so, because if the sealing lip area swells, all of the shaft or rod will not yet swell contacting sealing lips rest on the shaft or rod surface and thus the sense and purpose of the Missing the sealing ring.

Durch das im VDI-Verlag GmbH, Berlin, im Jahre 1943 erschienene Buch »Berührungsfreie Dichtungen« von Dr. Ing. habil. Karl Trutnovsky sind auf Seite 2ff verschiedene Bauarten berührungsfreier Dichtungen bekannt Hier wird im wesentlichen unterschieden zwischen einem Spalt (glatter Spalt), einem Labyrinthspalt und einem Labyrinth. Der Labyrinthspalt entsteht aus dem glatten Spalt durch Auflösen einer oder beider Begrenzungsflächen. Das Labyrinth besteht aus hintereinandergeschalteten Drosselstellen. Die berührungsfreien Dichtungen müssen einen möglichst hohen Durchflußwiderstand ergeben, um so die Undichtigkeitsverluste möglichst klein zu halten. Einer der Gründe für die Anwendung berührungsfreier Dichtungen ist darin zu sehep_Kdaß keine Reibung zwischen den Körpern entsteht und somit auch die Notwendigkeit der Schmierung entfällt Diese Abdichtung allein ist allerdings bei wechselnden Drücken nicht anwendbar, da der relativ hohe Druck im Kurbelgehäuse von Zweitaktmotoren zwar abgebaut wird, aber dennoch zu einer ständigen Leckage führen würde. Da der Bauraum für solche Dichtungen relativ gering ist, können verlängerte berührungsfreie Dichtungen, die den Druck besser abbauen, keine Anwendung finden.Through the book »Contact Free Seals« by Dr. Ing.habil. Karl Trutnovsky is familiar with various types of non-contact seals on page 2ff. Here, a distinction is essentially made between a gap (smooth gap), a labyrinth gap and a labyrinth. The labyrinth gap is created from the smooth gap by dissolving one or both of the boundary surfaces. The labyrinth consists of choke points connected in series. The non-contact seals must have as high a flow resistance as possible in order to keep the leakage losses as small as possible. One of the reasons for using non-contact seals therein to sehep _K that no friction occurs between the bodies and thus the need for lubrication eliminates This seal alone, however, with changing pressures not applicable because, although the relatively high pressure in the crankcase of two-stroke engines dismantled but would still result in constant leakage. Since the installation space for such seals is relatively small, extended contact-free seals, which reduce the pressure better, cannot be used.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorab beschriebenen Dichtungen zu verbessern, insbesondere eine Dichtung, wie sie im Oberbegriff des Hauptpatentanspruches angesprochen ist, konstruktiv so zu verändern, daß die auftretenden Druckschwankungen im Kurbelgehäuse von der Dichtlippe im wesentlichen ferngehalten werden, ohne jedoch die Schmierung der Dichtlippe zu unterbinden.The invention is based on the object of improving the seals described above, in particular a seal, as it is addressed in the preamble of the main claim, to change the design so that the pressure fluctuations occurring in the The crankcase can be kept away from the sealing lip essentially without, however, the lubrication of the To prevent sealing lip.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die elastische Schicht zwischen der Innenumfangsfläche des Radialschenkels und der Wellenoberfläche ein Labyrinthspalt bildet, der axial zum unter Druck stehenden Medium gerichtet ist. Mit den Merkmalen der Erfindung Werden folgende Vorteile erzielt: die elastische Schicht dient als Steuerglied zur Schmierung der eigentlichen Dichtlippe, sie dient zum Druckabbau, und sie dient zur Führung der Welle, wobei sie aber in keinem direkten Kontakt mit der Wellenoberfläche steht und nur bei exzentrischem Lauf der Welle ein Berühren von Metallteilen verhindert, so daß die Welle geschont wird.According to the invention, this object is achieved by that the elastic layer between the inner circumferential surface of the radial leg and the shaft surface forms a labyrinth gap which is axially directed towards the pressurized medium. With the characteristics of the Invention The following advantages are achieved: the elastic layer serves as a control element for lubrication the actual sealing lip, it is used to reduce pressure and it is used to guide the shaft, but it is in is not in direct contact with the shaft surface and only occurs when the shaft is running eccentrically Contact with metal parts is prevented, so that the shaft is protected.

Durch die Drosselwirkung gelangt nur noch die Menge Schmiermittel an die Dichtlippe, die ausreicht, um ein Trockenlaufen derselben zu verhindern. Somit wird der an die Diehilippe gelangende Kraftstoffanteil im Schmiermittel ebenfalls reduziert, so daß eine Quellung der Dichtlippe fast ausgeschlossen ist.Due to the throttling effect, only the amount of lubricant reaches the sealing lip that is sufficient to prevent them from running dry. Thus, the proportion of fuel reaching the Diehilippe becomes also reduced in the lubricant, so that swelling of the sealing lip is almost impossible.

Bei Kurbelgehäusen, die genügend Bauraum haben, um auch einem breiteren Wellendichtring Platz zu bieten, besteht die Möglichkeit, den Radialschenkel des Versteifungsringes an seinem zur Welle weisenden Ende radial zu verlängern und vorzugsweise rechtwink-For crankcases that have enough space to also allow space for a wider shaft seal offer, there is the possibility of the radial leg of the stiffening ring on its facing towards the shaft To be extended radially and preferably at right angles

Hg abzubiegen, und zwar derart, daß der abgewinkelte Schenkel zum Druckraum gerichtet ist* Um eine weitere Drosselwirkung zu erzielen, ist es vorteilhaft, die Jnnenumfangsfläche des Versteifungsringes so zu profilieren, daß ein Labyrinthspalt entsteht Dabei kann entweder der Versteifungsring selbsr profiliert werden oder, was einfacher und preiswerter ist, die Profilierung wird mit der Dichtlippe an den Versteifungsring vulkanisiert oder geklebt Dabei verwendet man vorteilhafterweist: das gleiche elastische Material wie für die Dichtlippe. Die Profilierung kann beispielsweise in axialer Richtung wellenförmig sein, wobei der Innendurchmesser der einzelnen Wellenkämme zur Dichtlippe hin immer kleiner wird, so daß sich Druckschwankungen langsam und nicht stoßweise abbauen können. Durch diese oder ähnliche Profilierungen kann das Schmiermittelangebot für die Dichtlippe vorteilhaft gesteuert werden.Hg to bend in such a way that the angled Leg is directed towards the pressure chamber * In order to achieve a further throttling effect, it is advantageous to use the Profiling the inner circumferential surface of the stiffening ring in such a way that a labyrinth gap is created either the stiffening ring itself can be profiled or, which is simpler and cheaper, the profiling is vulcanized or glued to the stiffening ring with the sealing lip Advantageously: the same elastic material as for the sealing lip. The profiling can, for example be wave-shaped in the axial direction, the inner diameter of the individual wave crests for Sealing lip is getting smaller and smaller, so that pressure fluctuations are slow and not intermittent can break down. With this or similar profiling, the lubricant supply for the sealing lip can be controlled advantageously.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigtEmbodiments of the invention are shown in the drawing and will be described in more detail below described. It shows

Fig. 1 einen erfmdungsgemäßen Wellendichtring im QuerschnittFig. 1 shows a shaft seal according to the invention in cross-section

F i g. 2 einen Wellendichtring mit Labyrinthspalt im QuerschnittF i g. 2 a shaft seal with a labyrinth gap in cross section

In F i g. 1 ist ein Wellendichtring 1 dargestellt, der in der Aufnahmebohrung 2 des Kurbelgehäuses 3 eingebaut ist Der Wellendichtring besteht aus einem winkelförmigen Versteifungsring 4, dessen radialer Schenkel 5 bis nahe an die Welle 32 heranreicht 6. An den Radialschenkel 5 des Versteifungsringes 4 ist über eine kurze Membran 7 eine dynamische Dichtlippe 8 vulkanisiert Die Dichtlippe 8 wird durch die Schraubenzugfeder 9 an die Welle 32 gedrückt Um die Dichtlippe 8 vor Druckschwankungen zu schützen, ist sie außerhalb des Druckraumes 10 angeordnet Der radiale Spalt 20 zwischen der Innenumfangsfläehe 21 des Versteifungsringes 4 und der Wellenoberfläche 22 dient als Drossel, so daß sich der Druck schon abgebaut hat ehe er auf dieIn Fig. 1 shows a shaft seal 1, which is shown in FIG the mounting hole 2 of the crankcase 3 is built in. The shaft sealing ring consists of a angular stiffening ring 4, the radial leg 5 of which reaches close to the shaft 32 6. An the radial leg 5 of the stiffening ring 4 is a dynamic sealing lip 8 via a short membrane 7 vulcanized The sealing lip 8 is pressed against the shaft 32 by the helical tension spring 9 around the sealing lip 8 to protect against pressure fluctuations, it is arranged outside the pressure chamber 10. The radial gap 20 between the inner circumferential surface 21 of the stiffening ring 4 and the shaft surface 22 serves as a throttle, so that the pressure has already relieved before it is on the

ίο Dichtlippe 8 trifftίο Sealing lip 8 meets

Der in F i g. 2 dargestellte Wellendichtring 11 besteht aus einem Versteifungsring 12, dessen Radialschenkel 13 an seinem zur Welle 33 weisenden Ende abgewinkelt ist Dieser abgewinkelte Axialschenkel 14 ist zum Druckraum 15 gerichtet An den Radialschenkel 13 des Versteifungsringes 12 ist über eine kurze Membran 16 die dynamische Dichtlippe 17 anvulkanisiert die durch den Schraubenzugfederring 18 an die Welle 33 gedrückt wird. Auch hier ist die Dichtlippe 17 wegen der auftretenden Druckschwankungen außerhalb des Druckraumes 15 angeordnet Um eine weitere Drosselwirkung zu erzielen, ist die Innenumfangsfläehe IS des Versteifungsringes 12 derart profiliert, daß ein Labyrinthspalt 23 entsteht Die Profilierung ist wellenförmig 24 ausgebildet, und zwar derart, daß die Innendurchmesser 25,2tr_r 27 der einzelnen Wellenkämme 28,29,30 zur Dichtlippe 17 hin immer kleiner werden. Durch diese abfallende Profilierung wird zum einen der Druck stufenförmig abgebaut, zum anderen wird das Schmiermittelangebot der Dichtlippe 17 gesteuert.The in F i g. 2 shown shaft sealing ring 11 consists of a stiffening ring 12, the radial leg 13 of which is angled at its end facing the shaft 33.This angled axial leg 14 is directed towards the pressure chamber 15 is pressed against the shaft 33 by the helical tension spring ring 18. Here, too, the sealing lip 17 is arranged outside of the pressure chamber 15 because of the pressure fluctuations that occur Inner diameter 25,2tr _r 27 of the individual wave crests 28,29,30 towards the sealing lip 17 are getting smaller and smaller. As a result of this sloping profile, on the one hand, the pressure is reduced in stages, and on the other hand, the supply of lubricant to the sealing lip 17 is controlled.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Wellendichtring zur Abdichtung von unter wechselndem Druck stehenden Medien, insbesondere für Kurbelgehäuse von Zweitaktmotoren, beste- hend aus einem etwa winkelförmigen Versteifungsring, dessen Radialschenkel bis nahe an die Welle heranreicht und an seiner der Welle zugewandten Umfangsfläche mit einer elastischen, profilierten Schicht Oberzogen ist, sowie mindestens einer mit dem Radialschenkel des Versteifungsringes verbundenen Dichtlippe, die gegebenenfalls federbelastet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Schicht zwischen der Innenumfangsfläche des Radialschenkels und der Wellenoberfläche einen Labyrinthspalt bildet, der axial zum unter Druck stehenden Medium gerichtet ist.1. Shaft sealing ring for sealing media under changing pressure, especially for crankcases of two-stroke engines, best starting from an approximately angular stiffening ring, the radial leg of which is close to the shaft and on its circumferential surface facing the shaft with an elastic, profiled one Layer is covered, as well as at least one sealing lip connected to the radial leg of the stiffening ring, which is optionally spring-loaded is characterized in that the elastic layer is sandwiched between the inner peripheral surface of the radial leg and the shaft surface forms a labyrinth gap, which is axially to the under pressure standing medium is directed.

2. Wellendichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer in Richtung auf das unter Druck stehende Medium axial abgewinkelten Verlängerung des Versteifungsringes der lichte Durchmesser der Profilierung zur Dichtlippe hin abnimmt2. Shaft sealing ring according to claim 1, characterized in that when one in the direction of the pressurized medium axially angled extension of the stiffening ring of the clear The diameter of the profile decreases towards the sealing lip